智能建筑空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能控制器研究與實(shí)現(xiàn)

【摘要】：空調(diào)耗能是當(dāng)前智能建筑總耗能的一個重要的組成部分,為了保證空調(diào)房間的溫度和相對濕度能夠被控制在一定的精度以內(nèi),暖通工程師采用單變量回路控制的方法,這種方法在單個回路運(yùn)行時會很好的運(yùn)行,但是多個回路同時工作時,就會出現(xiàn)能量大量浪費(fèi)的情況,因此對空調(diào)系統(tǒng)控制過程進(jìn)行分析,降低系統(tǒng)的能耗,對空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能具有重大的意義。 本文針對兩管制定風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)做了初步的研究,結(jié)合暖通空調(diào)、傳熱學(xué)、控制理論等方面的知識,針對空調(diào)系統(tǒng)變露點(diǎn)控制方法中存在溫度和相對濕度之間的耦合作用,提出了相應(yīng)的解耦方案和控制策略。 采用機(jī)理建模的方法,建立了定風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)各個控制元件的數(shù)學(xué)模型;提出了通過控制系統(tǒng)的絕對濕度這個中間變量來間接達(dá)到控制系統(tǒng)的相對濕度的目的,從而將溫度和相對濕度之間的耦合問題轉(zhuǎn)化為溫度和絕對濕度之間的耦合關(guān)系;對轉(zhuǎn)化后的溫度和絕對濕度的傳遞函數(shù)矩陣采用前饋解耦的方法進(jìn)行了解耦設(shè)計(jì);采用傳統(tǒng)的PID控制和模糊控制相結(jié)合的方法,設(shè)計(jì)解耦后的系統(tǒng)的控制器,建立了輸入變量和輸出變量的隸屬度函數(shù)以及相應(yīng)的控制規(guī)則;在Matlab的Simulink環(huán)境下搭建傳統(tǒng)的定風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)的控制模型、解耦后使用傳統(tǒng)PID控制器控制的定風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)的控制模型、解耦后使用Fuzzy-PID控制器控制的定風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)的控制模型,并對它們進(jìn)行相應(yīng)的仿真分析;提出將系統(tǒng)消耗的電能和冷量作為系統(tǒng)的節(jié)能指標(biāo),并在這個節(jié)能指標(biāo)下,對三個系統(tǒng)的能耗進(jìn)行的分析。最終的結(jié)果表明解耦后使用Fuzzy-PID控制器控制的定風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)消耗的能量比傳統(tǒng)的定風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)要少。驗(yàn)證了采用解耦控制和模糊PID控制可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)節(jié)能的準(zhǔn)確性。 【關(guān)鍵詞】：定風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng) 溫濕度解耦 自適應(yīng) Fuzzy-PID控制器 節(jié)能
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TP273;TU831
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 第一章 緒論7-15
• 1.1 研究背景和意義7-9
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-12
• 1.3 本課題研究的主要內(nèi)容和解決的問題12-15
• 第二章 定風(fēng)量空調(diào)溫濕度控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型15-31
• 2.1 定風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)描述15-17
• 2.1.1 定風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)15-16
• 2.1.2 定風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)的功能16-17
• 2.2 系統(tǒng)數(shù)學(xué)建模的分類17-18
• 2.3 定風(fēng)量空調(diào)溫濕度控制系統(tǒng)的機(jī)理建模18-27
• 2.3.1 定風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)房間的數(shù)學(xué)模型18-23
• 2.3.2 電加熱器的數(shù)學(xué)模型23-26
• 2.3.3 盤管的數(shù)學(xué)模型26-27
• 2.4 定風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)矩陣27-29
• 2.5 本章小結(jié)29-31
• 第三章 定風(fēng)量空調(diào)溫濕度控制系統(tǒng)的解耦設(shè)計(jì)31-42
• 3.1 線性多變量過程控制系統(tǒng)的解耦方案分析和比較31-39
• 3.1.1 線性多變量過程控制系統(tǒng)的解耦原理31-38
• 3.1.2 線性多變量過程控制系統(tǒng)解耦的方案和比較38-39
• 3.2 定風(fēng)量空調(diào)溫濕度控制系統(tǒng)解耦設(shè)計(jì)39-41
• 3.2.1 絕對濕度控制的解耦設(shè)計(jì)39-40
• 3.2.2 前饋解耦控制器的設(shè)計(jì)40-41
• 3.3 本章小結(jié)41-42
• 第四章 自適應(yīng)Fuzzy-PID 控制器的設(shè)計(jì)42-58
• 4.1 PID 控制器的基本結(jié)構(gòu)42-43
• 4.2 模糊控制的理論基礎(chǔ)43-44
• 4.3 自適應(yīng)Fuzzy-PID 控制器的設(shè)計(jì)44-57
• 4.3.1 自適應(yīng)Fuzzy-PID 控制器的結(jié)構(gòu)45
• 4.3.2 精確量的模糊化45-52
• 4.3.3 自適應(yīng)Fuzzy-PID 控制器的規(guī)則表52-54
• 4.3.4 模糊推理54
• 4.3.5 模糊精確化54-55
• 4.3.6 在線自適應(yīng)Fuzzy-PID 控制器的工作流程55-57
• 4.4 本章小結(jié)57-58
• 第五章 定風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)自適應(yīng)模糊控制的仿真分析58-66
• 5.1 傳統(tǒng)的定風(fēng)量空調(diào)溫濕度控制系統(tǒng)的仿真分析58-60
• 5.2 解耦后定風(fēng)量空調(diào)溫濕度控制系統(tǒng)的仿真分析60-63
• 5.2.1 使用傳統(tǒng)的PID 控制器解耦后的定風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)仿真60-61
• 5.2.2 使用自適應(yīng)Fuzzy-PID 控制器解耦后的定風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)仿真61-63
• 5.3 節(jié)能指標(biāo)63-64
• 5.4 兩種空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能比較64-65
• 5.5 本章小結(jié)65-66
• 第六章 總結(jié)與展望66-68
• 6.1 總結(jié)66
• 6.2 展望66-68
• 參考文獻(xiàn)68-72
• 發(fā)表論文和參加科研情況說明72-73
• 致謝73

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